基于全息感知与数据融合的新一代交管应用平台.pdf

第 3 期（总第 146 期）2023-09-25全息感知与数据融合平台在未来交通智能化建设中依然是核心。历经多年发展，我国的智能交通技术基础体系已经有了长足的进步，然而随着技术的进步，智能交通系统的需求也在不断变化。在感知层面，诞生了高清复合检测器、雷视设备、高精地图、边缘融合算法等更加精准的新感知技术。与此同时，在数据层面，随着互联网大数据在交通领域的实践应用，对传统交通行业数据形成了补充，从而增加了数据的广度。在此新技术、新需求的大背景下，交通管理也正面临着新一代感知体系的迭代升级。本文在深入研究交通管理应用平台业务需求的基础上，探讨以全息感知为抓手，智能计算分析为手段，提高感知、管控和服务水平等功能的新一代交管应用平台。1 研究背景1.1 交通管理体系现状随着智能交通的发展以及精细化管理需求的升级，城市道路交通全息感知和面向交通场景提供智能化服务是目前智能交通的发展重点。当下的交管业务应用，包括日常的接处警、违章查处、专项整治、交通管控、车驾业务等，在警务流程改造大环境下，存在着业务理念障碍太多、机制体制下层级条线复杂、运行管理上警力短缺、效益管理上没有数据支撑、科信建设中平台太多用户定位不准确等问题。由此可以看出交通管理信息化改造及智能化水平的提升，需要通过围绕业务、数据双闭环的总体需求导向，对数据进行融合、处理及分析，深度挖掘业务，赋能应用，建设新一代的交管应用平台。1.2 平台构建的意义及目标1.2 平台构建的意义及目标在已有的信息化系统的基础上，结合交通管理形势挑战和提高工作效能的实际需要，通过接入智能交通边缘计算单元等设备、整合外部系统数据等方式，利用多模态数据模型及 AI 算法，以此获得道路的全息感知数据，进而实现视频数据毫秒级融合、车道级轨迹跟踪、交通态势分析、城市道路规划、重点车辆监管、交通事件告警、非现场执法等不同交管应用场景的业务闭环，打造新一代城市智能交通管理平台，是本平台需要实现的目标。具体展开包括：构建数据平台统一标准，接入各类感知数据，实现态势泛感知；打通数据壁垒，挖掘数据价值；利用多模态数据模型及 AI 算法，深化分析基于全息感知与数据融合的新一代交管应用平台 刘晓谦摘 要为解决当下智能交通管理平台子系统繁多、业务缺乏闭环管理、数据挖掘不充分、业务调整所带来的后期维护成本高等问题，文章研究了新一代智能交通管理平台的建设内容及发展趋势，要以面向城市重点交通治理场景服务客户、从交通数据流精细化融合、治理出发，以场景化应用的交通信息服务方式落地。关键词 智能交通 全息感知 数据融合 研判分析 应用场景化市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli借鉴与参考参考文献1 潘 永 杰.智 慧 桥 梁 理 念 的 探 索 J.铁 道 建筑,2016(1):1-5.2 张帆.集群式桥梁健康监测系统设计J.江汉大学学报(自然科学版),2016(3):282-289.3 夏子立.BIM 技术在桥梁运维阶段的应用及展望 J.广东公路交通,2022(1):32-37.4 王亚非.桥梁智慧管理系统的探索与实践J.武汉理工大学学报(信息与管理工程板),2020(8):298-304.5 陈平超,丰权章.桥梁健康监测及养护平台设计J.交通世界,2022(20):3.6 吴巨峰.桥梁结构云监测平台设计与实现J,计算机时代,2017(2):13-15.（作者单位：武汉市城市道路桥隧事务中心，收稿日期：2023-07-08）-56-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25研判，辅助决策；应用场景化，打造不同交管应用场景的业务闭环，同时对阶段应用构件化，组合生成各类专题场景，快速响应各类业务需求调整。综上，对现有系统的整合、丰富和发展，可以实现区域内道路交通状态智能感知、动态交通态势研判发布、交通违法主动干预、机动车稽查布控、突发事件应急处置、警力科学部署指挥、研判分析等业务管理，构建快速高效的交通管理体系、常态实战的新型勤务机制，提高交警执法能力和水平，保证道路交通畅通安全，规范道路行车秩序，有效防范和减少道路交通事故的发生。2 平台的设计与实现2.1 系统简介2.1 系统简介新一代城市交管应用平台的建设是为区域内智慧道路提供一个数据融合、交通管理业务整合、交通信息服务综合和交通管理调度智慧的核心枢纽，是集硬件、软件和交通分析模型为一体的支撑平台。本系统可通过软件平台（地理信息系统、数据库软件、信息交换软件等）和硬件平台（应用服务器、交换机、存储设备、网络安全设备等）的建设，提供公开的、标准的、集成的接口规范，实现中心内外场技术子系统数据的统一接入，提供信息共享和交换，同时通过系统联动和数据挖掘实现单个子系统不能实现的功能，发挥真正意义上的系统集成作用。所有的应用都应服务于实战，故平台的建设以实战场景和闭环管理为原则，实现了对现有公安交管系统的整合、丰富和发展，形成了集“感知分析处置研判”四位一体的场景化应用，有效提升日常情况下的工作效率和突发事件下的应急指挥水平，为公安和交警实现办公智能化和远程化提供有力手段，从而提升警力效能、节约警力资源，提高交通管理水平。首先，交通感知是应用的基础，数据的采集是多维度、多来源、全要素的，在路口、路段建设了大量智能交通设施（如电子警察、视频监控、交通卡口、违停抓拍、高点监控等）的基础上，通过在感知层构建端边一体的感知计算体系，获得了全息融合感知能力，通过对多来源数据的清洗分析、融合，建立统一的输出标准，对全区域交通态势建立泛感知。其次，结合现有的数据分析和挖掘技术，对现有数据实现快速检索、融合处理、历史数据挖掘，开展各类交通流、违法、事故等应用的分析研判。在全息数据感知融合的基础上，借助算法模型计算后的结果，助力交通管理的业务闭环，为区域交通规划决策、区域交通管理调度的优化提供支持。最后，为实现平台高可用、高扩展、快部署的目标，同时解决业务流程契合度不高、实战性不强、子系统繁多等问题，平台通过细分用户、拆分场景化应用的方案来构建平台应用层，从不同角色的业务痛点问题出发，实现业务科技应用创新。2.2 总体架构2.2 总体架构平台采用云-边-端的三层架构，具体布置见图 1，在云端以 IT 基础环境、电子地图等作为支撑环境，实现交互应用，满足高能计算需求；而在边端构建边缘计算，以各类 AI 模块、计算模块和干预控制模块等为支撑环境，实现联动控制，同时边缘组网的实时通信技术，能够快速干预，弥补中心控制指令延时带来的交通影响；最后在端层主要实现信息的感知以及命令的执行。2.3 功能介绍2.3 功能介绍2.3.1 全息电子档案建模所有功能的应用和实战效果，都离不开数据的支撑。本平台立足于现有智能交通子系统的建设基础，结合公安交警业务的需求，建立全息电子档案，打造一站式的数据平台，建立统一标准并进行数据清洗、计算集成。基于应接尽接、应用尽用的原则，对已有及新建信号灯、电子警察、卡口、治安监控、停车场、重点单位、人员密集场所、运输单位、应急救援、交通组织等道路基础数据汇集撒点做到分类查询、地图展示，一目了然；在完成数据采集、分析研判和实时指挥等功能的基础上，同时通过服务接口和数据接口的方式，与其他单位或系统实现数据共享。2.3.2 数据融合及挖掘通过对区域内交通态势建立泛感知，进而平台能够对多源数据进行融合，深度挖掘数据价值，实现对路口、路段、车辆、警员、违法、事故等全覆盖的实时数据跟踪。最终实现的是数据的可视化分析研判，智能决策分析提出处置措施，优化交通，降低违法事故发生率。本平台中部署的算法货架，可以实现以下功能：深度挖掘，深入分析业务中的每个步骤，找出需要决策的环节；动态推演，根据不同决策结果进行预先的推演，评估优先决策；人机互动，采用自动决策、半自动辅助决策和人工决策相结合；跟踪学习，对每次决策进行跟踪评估，优化决策模型。刘晓谦：基于全息感知与数据融合的新一代交管应用平台市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli-57-第 3 期（总第 146 期）2023-09-252.3.3 场景应用平台采用场景化划分的方式，满足微场景数据交互、指令传达的应用需求。应用中台的用户管理实现场景应用的用户、角色和组织结构统一化管理，而根据实战需要，同时可以提供应用场景之间的信息互通、应用联动。由于篇幅有限，这里介绍平台的几个典型场景案例。（1）动态勤务场景。提升路面执勤效能，规范勤务考核标准，深化“警力跟着警情走”。本场景汇聚路况、事故、违法、任务、警员等多维度数据，构建勤务智能排班模型，提供路面警员的真实“见警率”和“管事率”。场景实现：动态布岗：基于全量的历史/未来勤务管理数据，不断优化排班岗点和巡逻方案；主动发现：充分利用人工智能技术手段，全天候为城市交通管理站岗放哨；量化督导：根据警员活动数据和区域范围内的运行数据，构建量化评价模型，促进结构优化调整；O2O调度：打破集中调度瓶颈，促进指挥中心“放管服”改革，提高勤务巡逻效能。（2）信控专家场景。全天候智能检测预警，跨平台协同信控优化，挖掘城市宏观运行规律，对区域的宏观交通出行和动态交通分配进行管理，指导路口、干道和通道的方案生成和执行。场景实现：问题发现：构建信号控制的专家库，进行 24 h 不断线主动问题发现；通道优化：实时对区域内承载主要交通流的通道进行识别和优化；智能联动：根据路口实时过车数据，实现提前、延长、跳跃和插入智能联动场景；成效评估：根据路口多维度指标，对路口、通道优化的应用成效进行量化评价。（3）施工智管场景。该场景为施工审核材料科学辅助决策，对过程进行全方位的精准监管，最后提供智能研判和闭环反馈，见图 2。场景通过构建面向事件的交通影响评估模型，对道路的影响范围和影响程度进行量化计算和反馈，辅助道路占道施工场景的精细化管理。场景实现：施工审批、影响评估、勤务巡逻、信息发布、源头管理、智能巡检刘晓谦：基于全息感知与数据融合的新一代交管应用平台市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli图 1 平台总体架构-58-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25等功能。图 2 施工智管场景界面（4）大型活动保障场景。该场景践行闭环管理，以提高区域感知水平，增强交通保卫能力，规范出行对象行为。该场景实现：客流预测：基于海量数据预测活动时间内的交通流量，做到及时精准预测，为活动保障的诱导、控制和勤务排班提供科学依据；综合诱导：汇聚活动场馆一定范围内全量的停车资源和行车资源数据，实现基于出行时间最短的综合交通诱导，规范交通出行秩序。2.4 智慧城市交通管理应用实例2.4 智慧城市交通管理应用实例自该平台孵化至今，共落地项目 14 个，并成功对接阿里和华为2个城市大脑，构建700+个分布式管控节点。其中项目成功应用到上海徐汇、吉林延吉、四川凉山、天津生态城、株洲、上海浦东新区等地。以浦东新区项目为例，平台的两快治理场景，管理模式通过平台得以闭环，通过系统完成学习考试，企业配合数量上升；又以徐汇为例，勤务管理场景的应用有效减少勤务日常排班工作量，同时根据后台算法研判出的黑乱堵点，智能推送勤务岗点排班建议。在排班布岗智能化、勤务报备便捷性、执勤情况全过程监管、勤务考核标准规范化这几方面进行提升。3 技术难点及创新点3.1 数据治理及运用创新3.1 数据治理及运用创新通过公共数据的多元化利用，实现全息感知。在平台建设中，提供公开的、标准的、集成的接口规范，以实现中心内外场技术子系统数据的统一接入。通过对多来源数据的清洗分析、融合，建立统一的输出标准，对区域内交通态势建立泛感知，精细分析各路口路段以及进口道的交通量、速度、多因素安全因子的影响变化，形成对城市交通“生命体征”多维度的感知，做到原有系统有效数据的“应用尽用”，在投资有限的情况，外场设备安装在最需要补点的位置，为目标应用提供多元化支撑。挖掘数据价值，开创智慧交通管理创新。在统计分析的基础上对深层次的规律进行挖掘，定量分析区域交通违法发生概率，精准掌握地域分布概况，筛选明确重点执法整治项目。同时为实时交通指挥、勤务排班、业务督导提供科学的支撑。综合利用高性能计算、数理统计、可视化等技术手段构建自定义特征挖掘工具，对潜在的交通规律进行挖掘，为分析研判功能的不断优化提供开放性的手段。最终实现交通管理的主动处置能力、辅助决策科学化，大幅提升交警的违法打击能力与自身管理能力。3.2 算法模型创新3.2 算法模型创新建设贴合城市出行特征的多目标及混合交通优化模型。平台部署各类数据模型及 AI 算法，对现有数据实现快速检索、融合处理、历史数据挖掘，开展各类应用的分析研判。例如，在道路交通优化算法设计中，从道路使用率、出行者时间效益以及环境效益的角度，同时考虑机动车、自行车、行人三种交通方式之间的均衡协调关系，选取机动车延误、自行车延误、行车延误、机动车停车率、交叉口通行能力等为信号控制交通性能指标，对配时参数进行优化，全面优化各交通性能指标。3.3 平台架构创新3.3 平台架构创新打造适用超大型城市的云边端优势协同信控系统架构。传统的城市交通管理控制模型多采用集中式架构，随着应用类型的丰富，未来智能交通服务对于实时性的要求提升，传统方案下，数据需要被传输至云端计算中心，然后再等待数据处理结果，系统延迟较大。通过端点设备的综合感知，强化边缘计算对路口及干道交通信号灯的实时干预和控制功能，最终以云端中心与边缘节点的协调合作模式完成交通控制功能。本平台采用“云边端”三层协同架构体系，实现云平台高能计算和管控主机实时计算的优势互补，并提高了系统的管控效率和稳定性。3.4 业务应用创新3.4 业务应用创新基于数字孪生的管理应用场景。本平台根据数字孪生技术构建环境建模，判断并提出合理化调优方案。在全息态势感知的基础上，辅以高精度地图，以及其他各类交通诱导控制设备，能够实时地在地图上再现真实的交通道路环境，同时根据这些设备采集到的信息，实现各类交通管理应用场景，并辅助交通管理者进行决策，如交通信号优化、交通诱导控制、重大活动保障等。与传统方式相比，可视刘晓谦：基于全息感知与数据融合的新一代交管应用平台市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli-59-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25化结果为用户提供更直观的辅助决策及结果评价。3.5 管理机制创新3.5 管理机制创新灵活稳定的场景超市，实现用户的私人应用定制。平台通过细分用户、拆分场景化应用的方案来构建平台应用层，第三方应用可通过标准协议和规范接入平台，充分提升平台扩展性；同时，该框架实现 N 项场景自由选择，根据用户自身需求进行应用加载，打造每个用户的专属私人定制产品。利用场景超市所提供的场景划分，实现业务科技应用的管理机制创新。4 结语对于上述新一代交管应用平台的建设内容及发展趋势分析，基于全息感知与数据融合的交管应用平台，在各方面满足当下的智能交通管理行业需求，并有良好的市场竞争力及预期前景。（1）标准统一、开放兼容、更新迅速。本平台采用了统一的接口标准及模块化的问题解决方案。模块化的发展也有利于产品的更新换代和实时的问题解决。（2）全息感知助力数字孪生，辅助决策。通过全息融合感知体系，搭建了二维的全息路口路段，可以实现对路口路段实时态势的评价、预警和控制。在此基础上，可进一步构建实时孪生路口，实现对路口路段全场景的仿真推演。根据不同业务场景灵活转换，日常路口指挥实战业务侧重启动全息路口，重大活动、应急指挥、交通规划等推演及决策可以利用数字化世界的逼真场景发挥更佳计算效果。（3）数据融合，深度挖掘，提升道路交通管理的精细化水平。本平台场景化应用及业务划分，着眼业务闭环，全面提高区域交通管理的信息化、科技化、智能化程度，有效提升区域道路交通的管理水平。（作者单位：上海电科智能系统股份有限公司，收稿日期：2023-07-12）公路绿化是公路用地范围内的两侧边坡、分隔带及沿线空地，种植乔灌木及花草等植物材料。公路绿化是公路建设设施的重要组成部分，不仅能提高行车安全性和舒适性，还能保护自然环境和改善公路环境。但一直以来，公路绿化建设主要考虑了交通功能，忽视了景观功能和生态功能。2016 年 8 月4日交通运输部发布了 关于实施绿色公路建设的指导意见，提出建设以质量优良为前提，以资源节约、生态环保、节能高效、服务提升为主要特征的绿色公路。建设绿色公路，使公路构造物巧妙地融入到周围的环境之中,创造优美的公路景观环境,为用路者提供愉悦的旅行享受,减缓公路建设对生态环境的冲击,实现公路建设与环境的协调统一,是本文重点探讨的内容。1 现状介绍张江路位于上海市浦东新区，道路北起龙东大道，向南至华夏中路，全长约 4.3 km。张江路是张江镇的一条非常重要的南北向道路，沿线与龙东高架、祖冲之路、高科中路、中环高架和华夏路高架等高等级道路相交，承担着大量的交通流量。道路为二级公路，双向四快二慢加人行道的车道布置。张江路绿化改造设计 张贝莉摘 要 基于道路资源条件及绿化的空间布局，实现资源利用发挥最大化，以期在满足公路绿化交通功能的前提下，满足公路绿化景观和生态功能。文章通过张江路（龙东大道高科中路）综合整治工程对张江路（龙东大道高科中路）沿线绿化进行改造设计，实现“城、人、自然绿带”的“共生、共荣、共乐”的设计理念。关键词 公路绿化 乔灌木 花草市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli借鉴与参考-60-